Реагент для количественного спектрофотометрического определения ферроцена в бензине


 


Владельцы патента RU 2613899:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) (RU)

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к аналитическим реагентам, которые позволяют определять содержание ферроцена в бензине. Реагент для количественного спектрофотометрического определения ферроцена в бензине содержит окислитель, воду, катализатор, в качестве которого используют хлороводородную кислоту, и полярный органический растворитель с диэлектрической проницаемостью от 20 до 35 при 25°С при следующем содержании компонентов, мас.%: окислитель 0,016÷2,297; хлороводородная кислота 0,1⋅10-5÷0,2⋅10-3; вода 0,096÷1,264; полярный органический растворитель – остальное. Достигается увеличение экспрессности и повышение надежности определения ферроцена в бензине. 2 з.п. ф-лы, 4 пр.

 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к аналитическим реагентам, которые позволяют определять содержание ферроцена в бензине. Определение ферроцена в бензине является важной практической задачей, т.к. его добавляют для повышения октанового числа бензина. В соответствии с существующей нормативной документацией [1] ферроцен запрещен к применению в качестве антидетонационной присадки в России. Существенным препятствием для использования ферроцена в качестве антидетонационной присадки к моторным топливам является образование в камере сгорания отложений окислов железа, в частности на свечах зажигания и на трущихся поверхностях, что вызывает повышенный износ деталей и приводит к перебоям в работе двигателя. Кроме того, использование ферроцена и его производных ограничено из-за склонности ферроцена к окислению. Этот недостаток не позволяет длительное время хранить присадку или готовую топливную композицию из-за выпадения осадка продуктов окисления, а также из-за повышения склонности бензина к смолообразованию. Поэтому содержание ферроцена в топливе ограничивается величиной 123 мг/дм3.

Для спектрофотометрического определения ферроцена в бензинах в соответствии с действующим стандартом [2] (способ А) используют смешанный водный раствор серной кислоты и пероксида водорода и водный раствор сульфосалициловой кислоты. Анализ включает экстрагирование из бензина и минерализацию ферроцена при длительном нагревании смеси пробы бензина и водного раствора серной кислоты и пероксида водорода с образованием ионов железа (III) в водном растворе. К полученному водному раствору ионов железа (III) добавляют водный раствор сульфосалициловой кислоты и измеряют оптическую плотность раствора образующегося окрашенного комплекса. Недостатками данного способа являются его многостадийность и большие затраты труда и времени. Способ включает длительную лабораторную процедуру минерализации ферроцена при нагревании со смесью серной кислоты и пероксида водорода.

Общей тенденцией в химическом анализе является разработка внелабораторных экспрессных методов его проведения. Внелабораторный анализ позволяет сократить время, т.к. исключается необходимость доставки проб в лабораторию, и повышает его эффективность с точки зрения оперативности получаемой аналитической информации.

Известно индикаторное средство для визуально-колориметрического определения ферроцена в бензине [3], содержащее хлорид иода, хлороводородную кислоту, дистиллированную воду и гексацианоферрат (III) калия. Метод включает отбор пробы, перевод железа в водную фазу и добавление индикатора (гексацианоферрата (III) калия) и последующую оценку наличия железа по изменению окраски водной фазы. Перевод железа в водную фазу осуществляют путем добавления к пробе раствора окислителя - иодида калия, иодата калия, концентрированной хлороводородной кислоты и дистиллированной воды. Изменение окраски водной фазы свидетельствует о наличии ферроцена. Недостатком данного способа являются его многостадийность. Экстракция ионов железа (II) при встряхивании пробы бензина с водой сопровождается образованием эмульсий, что ограничивает возможность последующего количественного фотометрического определения ионов железа (II) в водной фазе без центрифугирования.

Наиболее близким прототипом изобретения является индикаторное средство для определения ферроцена в бензине, содержащее гексацианоферрат (III) калия, дистиллированную воду и дигидроортопериодат натрия [4]. Фотометрический анализ включает окисление ферроцена и образование окрашенного комплекса в водной фазе при встряхивании пробы бензина с водным раствором дигидроортопериодата натрия и гексацианоферрата (III) калия. После разделения фаз отбирают нижнюю водную фазу для последующего измерения ее оптической плотности. Недостатком данного способа является стадия экстракции и разделение фаз. Это существенно усложняет процедуру проведения внелабораторного анализа.

Таким образом, в настоящее время существует задача разработки быстрого, селективного и просто реализуемого метода определения ферроцена в бензине.

Заявленный способ лишен этих недостатков.

Техническим результатом заявленного способа является экспрессность, высокая чувствительность и простота методических процедур. Указанный технический результат достигается тем, что минимизировано число стадий анализа, хромогенная реакция протекает в фазе пробы бензина и возможно прямое спектрофотометрирование.

Методическим решением, наиболее адекватным сформулированной задаче, является применение в качестве комплексного реагента смеси, содержащей окислитель, катализатор, воду и полярный органический растворитель. В качестве окислителя предложено использовать пероксид водорода или бензоилпероксид, которые в присутствии катализатора - хлороводородной кислоты - окисляют ферроцен с образованием интенсивно окрашенного продукта. В качестве растворителя предложено использовать полярные органические растворители с диэлектрической проницаемость от 20 до 35 при 25°С: метанол, или пропан-2-ол, или пропан-2-он, или 1,4-диоксан, которые обеспечивают значительное увеличение скорости протекания реакции окисления и образование устойчивого окрашенного продукта непосредственно в фазе пробы бензина, что существенно упрощает процедуру анализа и сокращает время его проведения.

Экспериментально было установлено, что для быстрого образования стабильного окрашенного продукта реагенты следует брать в следующем соотношении, мас.%:

окислитель 0,016÷2,297
катализатор 0,1⋅10-5÷0,2⋅10-3
вода 0,096÷1,264
полярный органический растворитель остальное

Технический результат заявленного изобретения состоит в увеличении по сравнению с прототипом [4] экспрессности (образование окрашенного продукта и фотометрирование осуществляют непосредственно в пробе бензина, исключена стадия экстракции определяемого вещества в водную фазу) и надежности (не происходит образование эмульсий бензина в водном растворе реагента, т.к. исключена стадия экстракции определяемого вещества в водную фазу) определения ферроцена в бензине, следствием чего является возможность осуществления экспрессного внелабораторного контроля качества бензина по показателю содержания ферроцена.

Заявленный способ апробирован в лабораторных условиях на базе Института химии Санкт-Петербургского государственного университета.

Результаты апробации приведены ниже в виде конкретных примеров.

Пример 1

0,908 г бензоилпероксида и 1 см3 раствора хлороводородной кислоты с концентрацией 4 моль/дм3 растворяли в 100 см3 метанола. Пробу бензина объемом 1 см3 смешивали с 0,5 см3 приготовленного раствора реагента в колориметрической пробирке, которую помещали в портативный фотоэлектроколориметр и через 1,5 мин измеряли оптическую плотность при длине волны 620 нм. Концентрацию ферроцена определяли по градуировочному графику, предварительно построенному по стандартным растворам ферроцена в бензине. Найденное содержание ферроцена составило 129±4 мг/дм3. Правильность результатов подтверждали референтным методом по ГОСТ Р 52530-2006, в соответствии с которым было установлено содержание ферроцена 133±7 мг/дм3. Из полученных результатов видно, что расхождение между установленными концентрациями незначимое, что подтверждает правильность получаемых результатов с применением разработанного реагента.

Пример 2

0,47 см3 30%-ного раствора пероксида водорода и 0,53 см3 раствора хлороводородной кислоты с концентрацией 4 моль/дм3 растворяли в 100 см3 пропан-2-ола. Пробу бензина объемом 1 см3 смешивали с 0,5 см3 приготовленного раствора реагента в колориметрической пробирке, которую помещали в портативный фотоэлектроколориметр и через 1,5 мин измеряли оптическую плотность при длине волны 620 нм. Концентрацию ферроцена определяли по градуировочному графику, предварительно построенному по стандартным растворам ферроцена в бензине. Найденное содержание ферроцена составило 141±5 мг/дм3. Правильность результатов подтверждали референтным методом по ГОСТ Р 52530-2006, в соответствии с которым было установлено содержание ферроцена 148±6 мг/дм3. Из полученных результатов видно, что расхождение между установленными концентрациями незначимое, что подтверждает правильность получаемых результатов с применением разработанного реагента.

Пример 3

0,19 см3 30%-ного раствора пероксида водорода и 0,81 см3 раствора хлороводородной кислоты с концентрацией 4 моль/дм3 растворяли в 100 см3 пропан-2-она. Пробу бензина объемом 1 см3 смешивали с 0,5 см3 приготовленного раствора реагента в колориметрической пробирке, которую помещали в портативный фотоэлектроколориметр и через 1,5 мин измеряли оптическую плотность при длине волны 620 нм. Концентрацию ферроцена определяли по градуировочному графику, предварительно построенному по стандартным растворам ферроцена в бензине. Найденное содержание ферроцена составило 161±6 мг/дм3. Правильность результатов подтверждали референтным методом по ГОСТ Р 52530-2006, в соответствии с которым было установлено содержание ферроцена 164±7 мг/дм3. Из полученных результатов видно, что расхождение между установленными концентрациями незначимое, что подтверждает правильность получаемых результатов с применением разработанного реагента.

Пример 4

0,363 г бензоилпероксида и 1 см3 раствора хлороводородной кислоты с концентрацией 4 моль/дм3 растворяли в 100 см3 1,4-диоксана. Пробу бензина объемом 1 см3 смешивали с 0,5 см3 приготовленного раствора реагента в колориметрической пробирке, которую помещали в портативный фотоэлектроколориметр и через 1,5 мин измеряли оптическую плотность при длине волны 620 нм. Концентрацию ферроцена определяли по градуировочному графику, предварительно построенному по стандартным растворам ферроцена в бензине. Найденное содержание ферроцена составило 120±5 мг/дм3. Правильность результатов подтверждали референтным методом по ГОСТ Р 52530-2006, в соответствии с которым было установлено содержание ферроцена 126±4 мг/дм3. Из полученных результатов видно, что расхождение между установленными концентрациями незначимое, что подтверждает правильность получаемых результатов с применением разработанного реагента.

Приведенные примеры апробации подтверждают технический результат заявленного способа, а именно экспрессность - время проведения анализа не превышает 3 минут (в свою очередь, в известных способах определения ферроцена, описанных в литературе, время анализа составляло от 2 до 6 часов); кроме того, существенным преимуществом заявленного способа является его простота по сравнению с известными источниками информации (в заявленном способе отсутствует стадия экстракции; простое аппаратное исполнение, в т.ч. возможное и в ручном режиме); большим преимуществом заявленного способа является также его высокая воспроизводимость, точность и корректность получаемых данных определения ферроцена. Себестоимость проведения анализа была снижена в 1,5-2 раза.

Использованные источники информации

1. ГОСТ 32513-2013 Топлива моторные. Бензин неэтилированный. Технические условия.

2. ГОСТ Р 52530-2006 Бензины автомобильные. Фотоколориметрический метод определения железа.

3. Патент РФ №2267124. Алаторцев Е.И., Алешина Т.С., Грибановская М.Г. и др. Колориметрический способ определения наличия железа в автомобильном бензине. 2005.

4. Патент РФ №2327157. Островская В.М., Шпигун Л.К., Марталов А.С. и др. Индикаторное средство для определения ферроцена в бензине. 2007 (прототип).

1. Реагент для количественного спектрофотометрического определения ферроцена в бензине, содержащий окислитель и воду, отличающийся тем, что дополнительно реагент содержит катализатор, в качестве которого используют хлороводородную кислоту, и полярный органический растворитель с диэлектрической проницаемостью от 20 до 35 при 25°С и реагент имеет в соотношении, мас.%:

окислитель 0,016÷2,297
хлороводородная кислота 0,1⋅10-5÷0,2⋅10-3
вода 0,096÷1,264
полярный органический растворитель остальное

2. Реагент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве окислителя берут бензоилпероксид или водорода пероксид.

3. Реагент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полярного органического растворителя берут метанол, или пропан-2-ол, или пропан-2-он, или 1,4-диоксан.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазовому испытательному оборудованию и может быть использовано для проведения калибровки и поверки поточных влагомеров нефти и нефтепродуктов в автоматизированном режиме.

Изобретение относится к области испытания и проверки боеприпасов, а именно к способу качественного определения течи тротилового масла в снарядах и минах, снаряженных тротилом.

Изобретение относится к химическим способам экспертизы взрывчатых веществ и криминалистических идентификационных препаратов. Способ маркировки взрывчатого вещества заключается во введении во взрывчатое вещество, полученное смешиванием отдельных компонентов, маркирующей композиции, содержащей идентификаторы, количество которых равно количеству технических показателей, подлежащих маркировке.

Изобретение относится к способам контроля качества углеводородных топлив и касается способа определения монометиланилина в углеводородных топливах. Сущность способа заключается в том, что наносят пробы испытуемого топлива на пластину для тонкослойной хроматографии с сорбентом силикагель с флуоресцентным индикатором.

Изобретение относится к лабораторным методам оценки эксплуатационных свойств моторных топлив, в частности к определению термоокислительной стабильности (ТОС) топлив в динамических условиях, и может быть использовано в нефтехимической, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к химическим способам экспертизы взрывчатых веществ и криминалистических идентификационных препаратов. Способ маркировки взрывчатого вещества заключается во введении во взрывчатое вещество маркирующей композиции, содержащей идентификаторы, количество которых равно количеству технических показателей, подлежащих маркировке.

Изобретение относится к лабораторным методам оценки эксплуатационных свойств моторных топлив и может быть использовано при прогнозировании склонности моторных топлив к изменению количественных потерь от естественной убыли на предприятиях, потребляющих и производящих моторные топлива.

Изобретение относится к методам испытаний нефтепродуктов, в частности моторных топлив. Способ включает подачу топлива в капельножидком состоянии при атмосферном давлении в воздух, нагретый до температуры рабочего заряда двигателя, с интервалом, равным времени свободного падения капли, в течение которого происходит нагрев, испарение, воспламенение, горение и термоокислительное превращение капли топлива, последующее измерение массы отложений на выполненной из каталитически активного материала нагреваемой пластине, установленной под углом 15-45° к горизонтальной поверхности, при этом задают факторы условий процесса образования отложений, формируют из 17 этапов цикл испытаний как необходимую и минимально достаточную совокупность режимов испытаний в виде матрицы, после каждого этапа цикла испытания топлива (топливной композиции) фиксируют массу отложений на пластине, по завершении цикла испытаний определяют обобщенный показатель Мисп склонности испытуемого топлива (топливной композиции) к образованию высокотемпературных отложений, сравнивают полученное значение со значением этого показателя для топлива (топливной композиции), принятого за эталон Мэт, прошедшего идентичный цикл испытаний, и при значении Мисп<Мэт рекомендуют топливо (топливную композицию) к применению в конкретном двигателе, при этом обобщенный показатель Мисп (эт) склонности испытуемого топлива (топливной композиции) к образованию высокотемпературных отложений вычисляют по заданной формуле.

Изобретение относится к химическому способу маркировки и идентификации взрывчатых веществ (ВВ), а также криминалистических идентификационных препаратов, который может быть использован в оперативно-розыскной, следственной, экспертно-криминалистической и судебной практике.

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к способам определения характеристик новых композиций твердого ракетного топлива, в частности для прямоточных воздушно-реактивных двигателей.

Изобретение может быть использовано для полуколичественного определения марганца(II) и меди(II) в водных растворах, в частности в природных и сточных водах в полевых условиях.

Изобретение относится к области испытания и проверки боеприпасов, а именно к способу качественного определения течи тротилового масла в снарядах и минах, снаряженных тротилом.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения минеральных масел в атмосферном воздухе и воздухе закрытых помещений. Отбирают пробы из атмосферного воздуха и воздуха закрытых помещений путем концентрации их на фильтр АФА-ВП-20 со скоростью 100 л/мин в течение 20 мин.

Изобретение относится к экспресс-средству индикации, предназначенному для визуального обнаружения утечек и проливов фтористого водорода и его водных растворов. Индикаторная краска состоит из (мас.
Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно к методам определения концентрации палладия, и может быть использовано при его определении в технологических растворах и техногенных водах.

Группа изобретений относится к области оптических химических датчиков для определения органофосфатов. Способ изготовления оптического химического датчика для определения органофосфатов с мембраной, полученной по золь-гель технологии, включает следующие стадии: добавление тетраэтоксисилана (TEOS) и метилтриэтоксисилана (MTriEOS) к индикатору Кумарин 1, растворенному в 10-7 М этаноле; перемешивание в ультразвуковой бане в течение 10 мин с последующим добавлением раствора катализатора в виде 0.001 М HCl и перемешиванием в ультразвуковой бане в течение 20 мин; получение покрывающих слоев на стеклянных пластинках путем погружения стеклянных пластинок в полученный золь через 24 ч старения золя в закрытом сосуде при комнатной температуре, вытягивание из него пластинок с последующим удалением покрывающего слоя с одной стороны пластинки и сушкой в течение 24 ч при комнатной температуре с образованием мембраны.

Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно к методам определения платины, и может быть использовано при ее определении в геологических и промышленных материалах, технологических и техногенных водах.
Изобретение относится к области аналитической химии элементов и может быть использовано для выделения и определения осмия в объектах различного вещественного состава.

Изобретение относится к фармацевтическому анализу. Способ осуществляют путем растворения анализируемой пробы, обработки раствора химическим реактивом с последующим фотоэлектроколориметрированием - измерением оптической плотности окрашенных растворов, причем растворение проводят в воде очищенной, выдерживают на нагретой водяной бане до полного растворения при перемешивании, охлаждают и в дальнейшем аликвотную часть приготовленного раствора объемом от 1,0 до 5,0 мл последовательно обрабатывают при перемешивании каплями 3,5 мл 0,1 Н спиртового раствора KОН, выдерживают и перемешивают 5 минут, далее обрабатывают каплями 2,5 мл 0,5% раствора вератрового альдегида в серной кислоте и 1,5 мл 0,1 Н раствора серной кислоты, выдерживают еще 3 минуты и после этого фотоэлектроколориметрируют окрашенные растворы.

Изобретение относится к фармацевтическому анализу. Способ характеризуется растворением анализируемой пробы, обработкой раствора химическим реактивом с последующим фотоэлектроколориметрированием окрашенных растворов, при этом растворение проводят в воде очищенной, выдерживают на нагретой водяной бане до полного растворения, охлаждают и разбавляют тем же растворителем до 100 мл; аликвотную часть приготовленного раствора объемом от 1,0 до 5 мл последовательно обрабатывают 2,0-2,3 мл щелочного 1% раствора нитропруссида натрия и 0,1 мл 3% раствора водорода перекиси, выдерживают в течение 1 мин, после чего прибавляют 0,1 М раствор калия гидроксида до рН 10 и фотоэлектроколориметрируют окрашенные растворы.

Изобретение относится к фармацевтической промышленности и может быть использовано для количественного определения производных дибензазепинов (группы ипраминов) в субстанциях.
Наверх